Hipoksia sebagai obat: Kadar oksigen rendah memulihkan pergerakan pada penyakit Parkinson

Para ilmuwan dari Broad Institute dan Mass General Brigham telah menunjukkan bahwa hipoksia kronis yang sebanding dengan atmosfer di Everest Base Camp (~15% O₂) dapat menghentikan perkembangan dan bahkan sebagian memulihkan gangguan gerakan pada tikus dengan model eksperimental penyakit Parkinson. Studi ini dipublikasikan di jurnal Nature Neuroscience.

Apa yang dilakukan para peneliti?

• Model parkinsonisme: perubahan neurodegeneratif dopaminergik yang menjadi ciri PD diinduksi pada tikus menggunakan toksin MPTP.
• Intervensi: Hewan dipelihara di ruangan dengan kadar oksigen rendah (lingkungan hipoksia) selama beberapa minggu sebelum dan sesudah pemberian MPTP. Tikus kontrol dipelihara di atmosfer normal.
• Penilaian efek: Aktivitas motorik diuji pada silinder berputar dan dalam uji koordinasi, dan kelangsungan hidup neuron dinilai dengan imunopewarnaan sel dopamin di substansia nigra.

Temuan Utama

1. Pemulihan fungsi motorik:

   • Tikus dalam hipoksia mempertahankan kemampuan untuk tetap berada di silinder yang berputar pada hampir 90% dari tingkat hewan sehat, sementara hewan kontrol kehilangan hingga 60% indikator.

2. Perlindungan neuron dopamin:

   • Lingkungan hipoksia menekan akumulasi berlebih hidrogen peroksida dan penanda stres oksidatif, yang berkontribusi pada pelestarian neuron dopamin di substantia nigra.

3. Jendela untuk intervensi:

   • Efek neuroprotektif yang paling menonjol diamati ketika hipoksia dimulai paling lambat seminggu sebelum serangan racun, tetapi bahkan setelahnya, "iklim pegunungan" mempercepat pemulihan parsial.

Mekanisme yang diusulkan

• Pengurangan stres oksidatif: berkurangnya PO₂ mengurangi pembentukan spesies oksigen reaktif, yang merupakan kunci dalam patogenesis PD.
• Aktivasi jalur adaptif: hipoksia menstimulasi gen yang bergantung pada HIF-1α yang meningkatkan resistensi neuron terhadap stres metabolik dan toksik.
• Ekonomi metabolik: mengurangi konsumsi oksigen menempatkan sel ke dalam “mode ekonomi”, memperlambat proses degeneratif.

"Dengan mengamati pemulihan fungsi motorik, kami menyadari bahwa banyak neuron tidak mati—mereka hanya tertekan. Hipoksia 'membangunkan' dan melindungi mereka," ujar rekan penulis senior Vamsi Mootha.

Peluang dan Tantangan

• Hipoksia terapeutik: sesi pendek di ruangan dengan O₂ rendah dapat menjadi pelengkap metode klasik (L-dopa dan neurostimulasi).
• Keamanan dan dosis: perlu menentukan tingkat dan durasi hipoksia yang optimal untuk menghindari efek samping (hipoksemia, risiko paru).
• Uji klinis: Masa depan – studi percontohan awal pada orang dengan penyakit Parkinson untuk menguji tolerabilitas 'terapi hipoksia' dan dampaknya pada kualitas hidup.

Para penulis menyoroti poin-poin utama berikut:

1. Neuroproteksi melalui 'penyelamatan' metabolik
   “Hipoksia menempatkan neuron dopamin ke dalam keadaan kebutuhan metabolik rendah, mengurangi pembentukan spesies oksigen reaktif dan melindungi sel dari toksisitas MPTP,” catat Prof. Vamsi Mootha.

2. Waktu terapi penting
   "Kami melihat manfaat terbesar ketika hipoksia dimulai 7 hari sebelum neurotoksin, tetapi hipoksia pasca-stroke juga menghasilkan pemulihan fungsi sebagian, membuka peluang untuk intervensi klinis," komentar rekan penulis Dr. Jeffrey Miller.

3. Perspektif 'Terapi Hipoksia'
   "Beralih dari farmakologi ke modulasi terapeutik lingkungan otak merupakan pendekatan yang benar-benar baru. Tugas kita sekarang adalah menentukan parameter O₂ yang optimal dan menciptakan protokol yang aman bagi pasien penyakit Parkinson," rangkum Dr. Linda Zu.

Penelitian ini membuka pendekatan paradigma baru untuk memperlambat neurodegenerasi pada penyakit Parkinson - bukan melalui obat-obatan, tetapi dengan mengendalikan udara sekitar di dalam otak untuk menciptakan kondisi serupa dengan tempat neuron dopamin bertahan hidup.